趙鐵龍_汽車雙橫臂懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模與性能仿真分析_論文初稿

1、河北工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 作 者： 趙鐵龍 學(xué) 號： 080295 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系(專業(yè))： 車輛工程 題 目： 汽車雙橫臂懸架的動態(tài)模擬與仿真 指導(dǎo)者： 卞學(xué)良 （教授） 評閱者： 2012 年 5 月 22 日摘 要雙橫臂式獨(dú)立懸架是汽車常用的懸架之一，尤其在轎車的前輪上應(yīng)用廣泛。其優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)簡單、性能穩(wěn)定可靠，可以通過選擇合理空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置和控制臂的長度，使得懸架具有我們所需的運(yùn)動特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心，以及有利于減少輪胎的磨損，從而保證汽車有良好的行駛平順性和方向穩(wěn)定性。本文基于利用UG軟件建立雙橫臂

2、獨(dú)立懸架系統(tǒng)的參數(shù)化模型，并運(yùn)用ADAMS軟件對參數(shù)化的懸架模型進(jìn)行仿真分析，從而得到我們所需要的性能曲線。本論文的主要研究內(nèi)容：1、 根據(jù)任務(wù)書中的各個(gè)參數(shù)，運(yùn)用UG軟件建立懸架的模型。2、 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，運(yùn)用ADAMS軟件對懸架進(jìn)行仿真分析。3、 根據(jù)運(yùn)動仿真分析的結(jié)果，研究雙橫臂獨(dú)立懸架各結(jié)構(gòu)參數(shù)對車輪定位參數(shù)的影響。通過基于UG虛擬裝配技術(shù)和ADAMS虛擬動態(tài)模擬技術(shù)，對雙橫臂懸架和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的建模和動態(tài)仿真，從而對雙橫臂獨(dú)立懸架的一些主要性能進(jìn)行預(yù)測和評估，并可迅速的了解雙橫臂獨(dú)立懸架的一些參數(shù)變化后其主要性能的變化，為雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程，

3、大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量及性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：雙橫臂獨(dú)立懸架；車輪定位參數(shù)；虛擬仿真；動力學(xué)Abstract The double wishbone independent suspension is one of the car's suspension, in particular, is widely used on the front wheel of the car. The advantage is that the design is simple, stable and reliable performa

4、nce, by selecting the location and length of the control arm of the hinge point of the guide rod system in a reasonable space, making the suspension has the required motion characteristics, and the formation of appropriate roll center and trim center, as well as help reduce tire wear, thus ensuring

5、that the car with good ride comfort and directional stability. Based on UG software to build parametric model of double-wishbone independent suspension system, and using the ADAMS software simulation analysis of the parameters of the suspension model, we need performance curve. The main contents of

6、this paper: 1.according to the parameters of the task book, the UG software to establish the suspension model. 2. based on virtual prototyping technology, the use of the ADAMS software simulation and analysis of the suspension. 3. according to the results of motion simulation analysis to study the d

7、ouble-wishbone independent suspension wheel alignment parameters of the structural parameters. Based on UG virtual assembly technology, and ADAMS virtual dynamic simulation, modeling and dynamic simulation of the double wishbone suspension and steering mechanism, which the double-wishbone independen

8、t suspension some of the key performance prediction and assessment, and can rapidlyunderstand the double-wishbone independent suspension some parameters change their major performance changes, the double wishbone independent suspension designed to provide a basis, which greatly simplifies the design

9、 and development process of the suspension system, substantially shorten the product development cycle, a significant reduction in product developmentfees and costs, and significantly improve product quality and performance, optimization and innovative design products. Key words: double wishbone ind

10、ependent suspension; wheel alignment parameters; virtual simulation; dynamics 目 錄1.緒論1 1.1 現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)1 1.2 本文主要研究內(nèi)容及意義22.懸架的概述3 2.1 懸架的類型3 2.2 懸架的設(shè)計(jì)要求12 2.3 小結(jié)123.雙橫臂獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型13 3.1 雙橫臂獨(dú)立懸架的簡化模型13 3.2 雙橫臂獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)13 3.3 小結(jié)15 4.基于UG的雙橫臂獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)分析 16 4.1 UG軟件應(yīng)用簡介 16 4.2 懸架的幾何建模17 4.3 小結(jié)215.基于ADAMS的雙橫臂獨(dú)立懸架的

11、仿真分析22 5.1 ADAMS軟件應(yīng)用簡介 22 5.2 懸架分析系統(tǒng)的建立24 5.3 懸架的性能評價(jià)指標(biāo)28 5.4 懸架的車輪跳動仿真32 5.4.1 車輪外傾角33 5.4.2 車輪前束33 5.4.3 主銷后傾角34 5.4.4 主銷內(nèi)傾角35 5.4.5 輪距35 5.4.6 車輪的側(cè)向滑移量36 5.5 懸架的車輪轉(zhuǎn)向仿真37 5.6 小結(jié)40結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43致謝 4445河北工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 緒論1.1 現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們越來越關(guān)注汽車的行駛舒適性和安全性。在傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)方法中，一般只會先理論研究，然后制造出樣機(jī)，通過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)不斷地改

12、進(jìn)設(shè)計(jì)參數(shù)，最終才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)費(fèi)用高，于是人們就想到利用計(jì)算機(jī)來解決一些人們不能解決的問題?！版隙鹨惶枴毙l(wèi)星發(fā)射后首先將被送入一個(gè)橢圓形地球同步軌道，這一軌道離地面最近距離為200公里，最遠(yuǎn)為5.1萬公里，探月衛(wèi)星將用16小時(shí)環(huán)繞此軌道一圈后，通過加速再進(jìn)入一個(gè)更大的橢圓軌道，距離地面最近距離為500公里，最遠(yuǎn)為12.8萬公里，需要48小時(shí)才能環(huán)繞一圈。此后，探測衛(wèi)星不斷加速，開始“奔向”月球，大概經(jīng)過114小時(shí)的飛行，在快要到達(dá)月球時(shí)，依靠控制火箭的反向助推減速。在被月球引力“俘獲”后，成為環(huán)月球衛(wèi)星，最終在離月球表面200公里高度的極月圓軌道繞月球飛行

13、，開展拍攝三維影像等工作。衛(wèi)星奔月總共需時(shí)114個(gè)小時(shí)，距離地球接近38.44萬公里。而過去，中國發(fā)射的衛(wèi)星距離地面一般都在3.58萬公里左右。嫦娥一號整個(gè)發(fā)射過程要進(jìn)行四次地球表面變軌，然后脫離地球，到達(dá)月球附近時(shí)要進(jìn)行三次近月制動，只有精確的控制這一系列的變軌、制動，嫦娥一號才能順利的離開地球，到達(dá)月球。航天局的工程師們正是利用了虛擬樣機(jī)技術(shù)，才能到達(dá)對嫦娥一號的精準(zhǔn)控制，最終完成繞月飛行的任務(wù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)（Virtual Prototyping, VP）是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)（指在某一系統(tǒng)中零部件的CAD和FEA技術(shù)）揉合在一起，在計(jì)算機(jī)上建造出產(chǎn)品的整

14、體模型，并針對該產(chǎn)品在投入使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析，預(yù)測產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)是從分析解決產(chǎn)品整體性能及其相關(guān)問題的角度出發(fā)，解決傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程弊端的高新技術(shù)。在該技術(shù)中，工程設(shè)計(jì)人員可以直接利用CAD系統(tǒng)提供的各零部件的物理信息及其幾何信息，在計(jì)算機(jī)上定義零部件間的連接關(guān)系并對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行虛擬裝配，從而獲得機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，使用系統(tǒng)仿真軟件在各種虛擬環(huán)境中真實(shí)地模擬系統(tǒng)的運(yùn)動，并對其在各種工況下的運(yùn)動和受力情況進(jìn)行仿真分析，觀察并試驗(yàn)各組成部件的相互運(yùn)動情況，它可以在計(jì)算機(jī)上方便地修改設(shè)計(jì)缺陷、仿真試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)

15、行不斷改進(jìn)，直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案后，再制造出物理樣機(jī)。虛擬樣機(jī)技術(shù)可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在各種虛擬樣機(jī)環(huán)境中真實(shí)地模擬產(chǎn)品整體的運(yùn)動及受力情況，快速分析多種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行對物理樣機(jī)而言難以進(jìn)行或無法進(jìn)行的試驗(yàn)，直到獲得系統(tǒng)級的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用貫穿在整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，它可以用在概念設(shè)計(jì)和方案論證中，設(shè)計(jì)師可以把自己的經(jīng)驗(yàn)與想象結(jié)合在計(jì)算機(jī)內(nèi)的虛擬樣機(jī)里，讓想象力和創(chuàng)造力得到充分發(fā)揮。應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，能夠使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在研制初期，在虛擬環(huán)境中直觀的對虛擬的產(chǎn)品模型進(jìn)行設(shè)計(jì)、性能評測等，對提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)錯誤、加快產(chǎn)品研發(fā)周期有重要的意義。1.2 本文主要研究內(nèi)容及意義學(xué)習(xí)和掌握雙橫臂懸

16、架系統(tǒng)的性能優(yōu)缺點(diǎn)，并能根據(jù)所掌握的專業(yè)知識盡可能的提出有利于懸架性能提高的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。利用UG軟件建立雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)的參數(shù)化模型，并運(yùn)用ADAMS軟件對參數(shù)化的懸架模型進(jìn)行仿真分析，并且針對存在的問題提出相應(yīng)的解決方案，最終做出車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪前束變化規(guī)律、車輪跳動量仿真曲線。汽車懸架系統(tǒng)對整車行駛動力學(xué)（行駛穩(wěn)定性等）有舉足輕重的影響，并且雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向系統(tǒng)在運(yùn)動型車系中應(yīng)用最為廣泛?；贏DAMS的汽車懸架系統(tǒng)虛擬樣機(jī)技術(shù)，可把懸架視為是由多個(gè)相互連接、彼此能夠相對運(yùn)動的多體運(yùn)動系統(tǒng)，建模中充分考慮雙橫臂獨(dú)立懸架系統(tǒng)中各種彈性體的特性，模擬出最真實(shí)的懸架

17、系統(tǒng)以及懸架的作用環(huán)境，通過虛擬樣機(jī)的仿真分析得出性能最為優(yōu)化的雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向系統(tǒng)。在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制過程中必須一邊試驗(yàn)一邊改進(jìn)，定型之前往往要經(jīng)過多輪的設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)，產(chǎn)品開發(fā)成本較高，周期長。然而運(yùn)用基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以大大簡化懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量及性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，為人們駕車出行帶來更好的安全保障；為汽車行業(yè)帶來更多的新鮮“血液”；為汽車企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。2 懸架的設(shè)計(jì)概述及結(jié)構(gòu)分析2.1 懸架的類型隨著當(dāng)今社會科技迅猛發(fā)展，現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展也十分迅速，人們不斷地創(chuàng)造

18、出新的懸架。汽車懸架可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架（圖2-1 a）其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動時(shí)互相影響。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車振動，沖擊較大。該懸掛一般多用于載重汽車、普通客車和一些其他車輛上。獨(dú)立懸架（圖2-1 b）的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動時(shí)，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。圖2-1非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸

19、架示意圖1. 非獨(dú)立懸架的種類縱置板簧式非獨(dú)立懸架鋼板彈簧被用作非獨(dú)立懸架的彈性元件,由于它兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用,使得懸架系統(tǒng)大為簡化,如圖2-2所示.這種懸架廣泛用于貨車的前、后懸架中。圖2-2縱置板簧式非獨(dú)立懸架圖螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架螺旋彈簧用作彈性元件，其只能承受垂直載荷，所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。如圖2-3所示。圖2-3螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架圖空氣彈簧非獨(dú)立懸架空氣彈簧非獨(dú)立懸架（圖2-4）中的囊式空氣彈簧作為彈性元件，彈簧的上下兩端分別固定在車架和車橋上，采用空氣彈簧懸架時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)車身高度的自動調(diào)節(jié)，在裝有壓氣機(jī)的汽車上，一般用隨載荷的不同而改變空氣彈簧內(nèi)的空氣壓力的方法來

20、達(dá)到這個(gè)目的。1. 壓氣機(jī)；2.7.空氣濾清器；3.車身高度控制閥；4.控制桿；2. 5.空氣彈簧；6.儲氣罐；8.貯氣筒9.壓力調(diào)節(jié)器；10.油水分離器圖2-4 空氣彈簧非獨(dú)立懸架油氣彈簧非獨(dú)立懸架油氣彈簧非獨(dú)立懸架（圖2-5）應(yīng)用在某礦用自卸車上，兩個(gè)油氣彈簧1的兩端分別固定在前橋上的支架10和縱梁上的支架2上。油氣彈簧懸架具有變剛度特性，可保證汽車具有良好的行駛平順性，現(xiàn)在油氣彈簧懸架越來越廣泛地被運(yùn)用在大型工礦用自卸汽車上。圖2-5 油氣彈簧非獨(dú)立懸架示意圖2. 獨(dú)立懸架的種類橫臂式獨(dú)立懸架橫臂式獨(dú)立懸架分為單橫臂式和雙橫臂式兩種。單橫臂式單橫臂式獨(dú)立懸架（圖2-6）的特點(diǎn)就是當(dāng)懸架變

21、形時(shí)，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變輪距的大小，以至于輪胎相對于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附著?. 減振器2.尤其彈性元件3.中間支承4.單鉸鏈5.主減速器殼6.縱向推力桿7.螺旋彈簧8.半軸套管圖2-6 單橫臂式獨(dú)立懸架示意圖雙橫臂式 雙橫臂獨(dú)立懸架（圖2-7）的兩個(gè)擺臂長度可以相等，也可以不相等。懸架可以通過合理選擇空間導(dǎo)向桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂的長度，使得懸架具有合適的運(yùn)動特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心，從而保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，以為中、高級轎車的前懸架所廣泛使用。a)兩擺臂等長的懸架 b)兩擺臂不等長的懸架圖2-7 雙橫臂獨(dú)立懸架示意圖縱臂式獨(dú)立懸架 縱臂式獨(dú)立懸架分

22、為單縱臂式和雙縱臂式。單縱臂式單縱臂式獨(dú)立懸架（圖2-8）應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪時(shí)，車輪的上下跳動會使主銷后傾角產(chǎn)生很大的變化，所以單縱臂式獨(dú)立懸架一般不用于轉(zhuǎn)向輪。圖2-8 單縱臂式獨(dú)立懸架示意圖雙縱臂式雙縱臂獨(dú)立懸架（圖2-9）的兩個(gè)縱臂長度一般做成相等，形成平行四連桿機(jī)構(gòu)，這樣，在車輪上下跳動時(shí)，主銷的后傾角保持不變，故這種形式的懸架適用于轉(zhuǎn)向輪。圖2-9 雙縱臂式獨(dú)立懸架示意圖車輪沿主銷移動的懸架 車輪沿主銷移動的懸架可分為兩種：燭式懸架和麥佛遜式懸架。燭式懸架如圖2-10所示，當(dāng)汽車裝有燭式懸架時(shí)，其車輪的轉(zhuǎn)向節(jié)沿著剛性地固定在車架上的主銷上下移動，這樣有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱和行駛穩(wěn)定性。1.通

23、氣管2.減振器3.套筒4、6.防塵罩5.主銷圖2-10 燭式獨(dú)立懸架示意圖麥佛遜式懸架麥佛遜式懸架（圖2-11）是由滑動立柱和橫擺臂組成，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是增大了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動機(jī)和其他一些部件的布置。主要應(yīng)用于前置前驅(qū)的轎車和某些輕型客車。圖2-11麥佛遜式獨(dú)立懸架示意圖單斜臂式獨(dú)立懸架 單斜臂式獨(dú)立懸架（圖2-12）是介于單橫臂和單縱臂之間的一種懸架結(jié)構(gòu)形式，單縱臂繞與汽車縱軸線成一定夾角的軸線擺動。單斜臂式獨(dú)立懸架兼有單橫臂和單縱臂獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)。圖2-12 單斜臂式獨(dú)立懸架示意圖2.2 懸架的設(shè)計(jì)要求懸架的設(shè)計(jì)要求：1.保證汽車有良好的行駛平順性。2.具有合適的衰減振動的能力。

24、3.保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。4.汽車制動或加速時(shí)，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適。5.有良好的隔音能力。6.結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。7.可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證足夠的強(qiáng)度和壽命。2.3 小結(jié)本章主要介紹了汽車懸架的分類以及每一種類別的特點(diǎn)，將汽車懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩類。結(jié)合給出的懸架的圖形，我們可以清晰的了解到每一類型懸架結(jié)構(gòu)組成，其中現(xiàn)代汽車中獨(dú)立懸架的應(yīng)用較為廣泛，其中雙橫臂獨(dú)立懸架具有良好的行駛穩(wěn)定性，以為中、高級轎車的前懸架所廣泛使用。最后我們還介紹了汽車懸架的設(shè)計(jì)要求，一個(gè)好的汽車懸架必須滿

25、足所列出的七點(diǎn)要求，這樣才能滿足人們對汽車各種行駛性能的要求。3 雙橫臂獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型3.1 雙橫臂獨(dú)立懸架的簡化模型根據(jù)雙橫臂懸架的原理圖，做出懸架的簡化模型，如圖3-1所示。1車架 2上擺臂 3減振器 4下擺臂 5車輪6轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7轉(zhuǎn)向橫拉桿 A下擺臂前安裝點(diǎn)B下擺臂后安裝點(diǎn) C上擺臂前安裝點(diǎn) D上擺臂后安裝點(diǎn)E下擺臂球鉸接點(diǎn) F上擺臂球鉸接點(diǎn) H主銷G車輪中心點(diǎn) M橫拉桿斷開點(diǎn) N橫拉桿球鉸接點(diǎn)S減振器上安裝點(diǎn) R減振器下安裝點(diǎn)圖3-1雙橫臂獨(dú)立懸架空間結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D3.2 雙橫臂獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)雙橫臂懸架的空間運(yùn)動情況，通過計(jì)算得出懸架的主要關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，具體坐標(biāo)參數(shù)見表3-1，

26、樣車的主要參數(shù)見表3-2。表3-2-1 懸架關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)位置點(diǎn)x/左y/左z/左x/右y/右z/右上擺臂前安裝點(diǎn)-41.776-387.222224.080-41.776387.222224.080上擺臂后安裝點(diǎn)173.887-383.102212.751173.887383.102212.751上擺臂球銷中心12.046-607.337181.16112.046-607.337181.161下擺臂前安裝點(diǎn)-228.568-283.005-31.882-228.568-283.005-31.882下擺臂后安裝點(diǎn)179.189-284.268-33.684179.189-284.268-33.68

27、4下擺臂球銷中心-5.583-665.138-87.477-5.583-665.138-87.477輪胎中心點(diǎn)0-742.61800-742.6180輪胎接地點(diǎn)中心0-740-374.9910-740-374.991轉(zhuǎn)向器橫拉桿球銷-144.424-687.482-18.543-144.424-687.482-18.543轉(zhuǎn)向器橫拉桿斷開點(diǎn)-156.794-342.56540.413-156.794-342.56540.413表3-2 樣車的主要參數(shù)尺寸參數(shù)（mm）外形尺寸總長4650總寬1800總高1810軸距2615輪距前輪距1480后輪距1470前輪定位參數(shù)前輪外傾角主銷內(nèi)傾角主銷后傾角

28、前束值0-2輪胎直徑733.53.3 小結(jié)本章主要把雙橫臂獨(dú)立懸架模型化，參數(shù)化。我們可以通過雙橫臂懸架的簡化模型更加清晰的了解懸架的結(jié)構(gòu)，雙橫臂懸架的主要構(gòu)件：上擺臂和下擺臂。通過簡化結(jié)構(gòu)圖還能了解雙橫臂獨(dú)立懸架與其他不同類型的懸架之間的區(qū)別，再根據(jù)雙橫臂獨(dú)立懸架的工作原理，牢牢地掌握懸架的主要特點(diǎn)。雙橫臂獨(dú)立懸架的參數(shù)化是我們對懸架做仿真分析的重要一步，我們只有根據(jù)這些懸架的主要關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)才能準(zhǔn)確的建立懸架的三維模型，只有建立了準(zhǔn)確的懸架三位模型，才能通過仿真分析得出準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，才能根據(jù)這些仿真結(jié)果對懸架做出準(zhǔn)確的性能評估和優(yōu)化設(shè)計(jì)。所以對懸架進(jìn)行數(shù)學(xué)建模是對選件進(jìn)行研究過程中非常重

29、要的一步。4 基于UG的雙橫臂獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)分析4.1 UG軟件應(yīng)用簡介UG （Unigraphics）是美國UGS公司開發(fā)的集CAD/CAM/CAE功能于一體的軟件集成系統(tǒng)。該軟件功能覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的全過程，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。UG具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬技術(shù)和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且還可以進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。它以參數(shù)化實(shí)體（Parasolid）為結(jié)構(gòu)，擁有廣泛的兼容性與強(qiáng)大的功能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的

30、知識工程的組合，顯著地改進(jìn)了汽車、航天、航空、機(jī)械、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)。其實(shí)體特征（Form Feature）、自由曲面（Free Form Feature）與CAM更是世界知名的航天、汽車業(yè)所倚重之利器。應(yīng)用UG的建模功能，設(shè)計(jì)工程師可快速進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，交互建立和編輯各種復(fù)雜的零部件模型。根據(jù)已建立的三維零件模型，UG的各種應(yīng)用功能既可對模型進(jìn)行裝配操作、創(chuàng)建二維工程圖，也可對模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析和有限元分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)評估和優(yōu)化。同時(shí)，還可根據(jù)模型設(shè)計(jì)工裝夾具、進(jìn)行加工處理，直接生成數(shù)控程序，用于產(chǎn)品的加工。總之，使用UG可以為各種規(guī)模的企業(yè)帶來顯而易見

31、的價(jià)值，更快地遞交產(chǎn)品到市場；使復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)簡化；減少產(chǎn)品成本和增加企業(yè)的競爭實(shí)力。如今UG在全球已擁有17000多個(gè)客戶，成為世界上最優(yōu)秀公司廣泛使用的系統(tǒng)。UG是一個(gè)高度集成的CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，可應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，包括產(chǎn)品的草圖設(shè)計(jì)、建模、分析和加工。該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體構(gòu)造、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能；而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，可建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/Open GRIP UG/Open

32、API實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點(diǎn)：（1） 具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實(shí)施并行工程。（2） 采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。（3） 用基于特征（如孔、凸臺、型腔、溝槽、倒角等）建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，并能用參數(shù)驅(qū)動。 （4） 曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理B樣條作為基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。（5） 出圖功能強(qiáng)，可十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)

33、和國標(biāo)注冊尺寸、形位公差和漢字說明等，并能直接對實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸側(cè)圖挖切生成各種剖面圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。（6） 以PARASOLID為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAM/CAE軟件均以此作為實(shí)體造型基礎(chǔ)。（7） 提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP(GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNG(USER FUNCTION)，并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來。（8） 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都通過圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對象操作時(shí)，具有自動推理功能；同時(shí)，在每個(gè)操作步驟中，都有相應(yīng)

34、的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。4.2 懸架的幾何建模將系統(tǒng)中的各部件都看作剛體，并且不考慮減振器的作用，只對懸架作運(yùn)動學(xué)分析。根據(jù)實(shí)車結(jié)構(gòu)該車的前懸架可簡化為由上下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向系拉桿以及車輪等組成的剛性系統(tǒng)。根據(jù)求得的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)利用UG建立的雙橫臂獨(dú)立懸架的仿真模型。并將其導(dǎo)出為Parasolid實(shí)體模型，為將模型導(dǎo)入ADAMS進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析作好準(zhǔn)備。各部件的建模過程如下：下面以輪轂建模為例。首先打開UG軟件，點(diǎn)擊“新建”出現(xiàn)以下界面：圖4-1新建模型選擇界面圖選擇“模型”，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕。進(jìn)入建模界面，然后點(diǎn)擊“草圖”，進(jìn)入草圖設(shè)計(jì)界面，然后根據(jù)選擇好的輪轂參數(shù)進(jìn)行草圖編輯

35、，如圖4-2所示。然后點(diǎn)擊“完成草圖” ，進(jìn)入實(shí)體建模界面，利用“回轉(zhuǎn)”工具，最終得到輪轂的實(shí)體模型，如圖4-3所示。圖4-2輪轂草圖圖4-3 輪轂?zāi)Ｐ蛨D建立懸架其他模型的主要步驟與輪輞模型基本一致，細(xì)節(jié)部分要根據(jù)模型的特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)慕９ぞ?。懸架零部件模型如圖4-4所示。圖4-4 輪胎模型圖其他懸架的零部件圖如下：圖4-5 上下橫臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂模型圖 圖4-6制動盤圖 圖4-7制動器圖 圖4-8減振器圖 圖4-9橫拉桿圖 圖4-10 轉(zhuǎn)向器圖 圖4-11車標(biāo)圖裝配模型時(shí)先點(diǎn)擊“添加組件”，然后點(diǎn)擊“裝配約束”，按著模型的裝配要求一步步的裝配好懸架的模型，最終雙橫臂獨(dú)立懸架的裝配圖如圖4-12所

36、示。圖4-12 懸架裝配圖4.3 小結(jié) 本章主要是介紹UG建模軟件的應(yīng)用及其與其他同類建模軟件的區(qū)別與特點(diǎn)，UG是一個(gè)高度集成的CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，可應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，包括產(chǎn)品的草圖設(shè)計(jì)、建模、分析和加工。在我看來UG軟件的建模功能確實(shí)比較人性化，建模工具用起來簡單易懂。并且簡單介紹了運(yùn)用UG軟件進(jìn)行懸架的實(shí)體建模過程，最后展示了每一個(gè)懸架零部件的截圖。在運(yùn)用UG軟件進(jìn)行對懸架零部件進(jìn)行裝配的過程也是很簡單，只需添加組件，然后進(jìn)行裝配約束，通過一系列的約束條件達(dá)到我們所需要的裝配狀態(tài)，最終得到懸架的完整裝配模型。5 基于ADAMS的雙橫臂獨(dú)立懸架的仿真分析5.1 ADAMS

37、軟件應(yīng)用簡介ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)軟件，是由美國機(jī)械動力公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的最優(yōu)秀的機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件，是世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件。用戶使用ADAMS軟件，可以自動生成包括機(jī)-電-液一體化在內(nèi)的、任意復(fù)雜系統(tǒng)的多體動力學(xué)數(shù)字化虛擬樣機(jī)模型，能為用戶提供從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、方案論證、詳細(xì)設(shè)計(jì)、到產(chǎn)品方案修改、優(yōu)化、試驗(yàn)規(guī)劃甚至故障診斷各階段、全方位、高精度的仿真計(jì)算分析結(jié)果，從而達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力的目

38、的。由于ADAMS具有通用、精確的仿真功能，方便、友好的用戶界面和強(qiáng)大的圖形動畫顯示能力，所以該軟件己在全世界數(shù)以千計(jì)的著名大公司中得到成功的應(yīng)用。國外的一些著名大學(xué)也己開設(shè)了介紹ADAMS軟件的課程，而將三維CAD軟件、有限元軟件和虛擬樣機(jī)軟件作為機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須了解的工具軟件。根據(jù)1999年機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計(jì)資料，ADAMS軟件占據(jù)了銷售總額近8千萬美元的51%份額。 ADAMS一方面是機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面，又是機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成

39、為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具平臺。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，工程師通過應(yīng)用ADAMS軟件會收到明顯效果:（1）.分析時(shí)間由數(shù)月減少為數(shù)日（2）.降低工程制造和測試費(fèi)用（3）.在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)錯誤，完善設(shè)計(jì)方案（4）.在產(chǎn)品開發(fā)過程中，減少所需的物理樣機(jī)數(shù)量（5）.當(dāng)進(jìn)行物理樣機(jī)測試有危險(xiǎn)、費(fèi)時(shí)和成本高時(shí)，可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行分析和仿真。（6）.縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期使用ADAMS建立虛擬樣機(jī)非常容易。通過交互的圖形界面和豐富的仿真單元庫，用戶快速地建立系統(tǒng)的模型。ADAMS與先進(jìn)的CAD軟件(UG, PRO/E)以及CAE軟件(ANSYS)可以通過計(jì)算機(jī)

40、圖形交換格式文件相互交換以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。ADAMS軟件支持并行工程環(huán)境，節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。利用ADAMS軟件建立參數(shù)化模型可以進(jìn)行設(shè)計(jì)研究、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化分析。為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化提供了一種高效開發(fā)工具。 ADAMS / Solver是求解機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動和動力學(xué)問題的程序。完成樣機(jī)分析的準(zhǔn)備工作以后，ADAMS/View程序可以自動地調(diào)用ADAMS / Solver模塊，求解樣機(jī)模型的靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)或動力學(xué)問題，完成仿真分析以后再自動地返回ADAMS / View操作界面。因此，一般用戶可以將ADAMS/Solver的操作視為一個(gè)“黑匣子”，只需熟悉ADAMS / View的操作，即可完成建模

41、和整個(gè)分析過程。ADAMS仿真分析結(jié)果的后處理，可以通過調(diào)用后處理模塊ADAMS/ PostProcessor來完成。ADAMS / PostProcessor:模塊具有相當(dāng)強(qiáng)的后處理功能，它可以回放仿真結(jié)果，也可以繪制各種分析曲線。除了可以直接繪制仿真結(jié)果曲線以外，ADAMS / PostProcessor還可以對仿真分析曲線進(jìn)行一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算;可以輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制試驗(yàn)曲線，并同仿真結(jié)果進(jìn)行比較;可以進(jìn)行分析結(jié)果曲線圖的各種編輯。一般ADAMS分析功能如下：(1)可有效地分析三維機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與力。例如可以利用ADAMS來模擬作用在輪胎上的垂直、轉(zhuǎn)向、陀螺效應(yīng)、牽引與制動、力與力矩;還可應(yīng)用

42、ADAMS進(jìn)行整個(gè)車輛或懸架系統(tǒng)道路操縱性的研究。(2)利用ADAMS可模擬大位移的系統(tǒng)。ADAMS很容易處理這種模型的非線性方程，而且可進(jìn)行線性近似。(3)分析運(yùn)動學(xué)靜定(對非完整的束或速度約束一般情況的零自由度)系統(tǒng)。(4)對于一個(gè)或多自由度機(jī)構(gòu)，ADAMS可完成某一時(shí)間上的靜力學(xué)分析或某一時(shí)間間隔內(nèi)的靜力學(xué)分析。(5)有線性系統(tǒng)模態(tài)分析、力輸入運(yùn)動以及模擬控制系統(tǒng)的能力。(6)利用ADAMS/VIEW提供的控制工具箱或ADAMS/Control與MATLAB一起可以方便地進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真。 DADS與ADAMS同屬機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件，兩者的原理和功能相似。但ADAMS軟件是專門針

43、對汽車及懸架開發(fā)，在模擬和仿真汽車及懸架系統(tǒng)方面比其它的軟件方便得多。在ADAMS軟件進(jìn)行仿真前期必須要對模型添加運(yùn)動副，其中運(yùn)動副包括鉸接副、棱柱副、圓柱副、球形副、平面副、固定副、萬向副、恒速副、點(diǎn)-面、點(diǎn)-線等等。這些運(yùn)動副對自由度約束數(shù)都有所不同，具體數(shù)據(jù)如表5-1-1：表5-1 運(yùn)動副的自由度約束數(shù)運(yùn)動副(Joint)自由度約束數(shù)(Constraints)總自由度約束數(shù)轉(zhuǎn)動平移鉸接副(Revolute )235棱柱副(Translational)325圓柱副(Cylindrical)325球形副(Spericat )303平面副(Planar)213固定副(Fixed)336萬向副(

44、Universal)134恒速副 (Constant veleosity)134點(diǎn)-面(InPlanar)303點(diǎn)-線(Inlinear)0225.2 懸架分析系統(tǒng)的建立1. 模型的導(dǎo)入運(yùn)行ADAMSView后，啟動對話框如圖5-1所示。ADAMS啟動界面包括：歡迎對話窗（Welcome to ADAMS）、主工具箱（Main Tool Box）和工作窗口（ADAMS）。歡迎窗口的四個(gè)選項(xiàng)：Create a new model：創(chuàng)建新模型；Open an existing database：打開一個(gè)已經(jīng)存在的模型；Import a file：導(dǎo)入一個(gè)已存在模型的數(shù)據(jù)文件；Exit：退出ADAM

45、S/View。圖5-1 導(dǎo)入模型界面圖首次導(dǎo)入單擊Create a new model，并設(shè)置重力、單位等參數(shù)，單擊OK。在點(diǎn)擊主菜單File，選擇Import，然后選擇文件類型：.X_T，然后找到需要導(dǎo)入的文件，然后選擇要導(dǎo)入的文件，再單擊OK，成功導(dǎo)入模型，如圖5-2所示。圖5-2懸架導(dǎo)入模型圖2. 模型的整合 對于剛剛導(dǎo)入的懸架模型，懸架的好多零部件之間都沒有相對運(yùn)動，我們需要運(yùn)用ADAMS/View軟件中的“求和”工具，對懸架的零部件做整合處理，最終形成18（PART1PART18）個(gè)部件。為了能夠達(dá)到真實(shí)懸架的受力運(yùn)動情景，我們在車輪下面添加了一個(gè)零部件（輔助件 PART170）來幫

46、助車輪實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)中地面上的運(yùn)動情況，就是通過輔助件的運(yùn)動帶動懸架運(yùn)動。最后我們得到整合完畢的懸架模型，如圖5-3所示。圖5-3 懸架整合后的模型圖圖5-4 模型中的各構(gòu)件及其名稱圖3. 添加運(yùn)動副和驅(qū)動對于整合好的懸架模型，我們需要添加運(yùn)動副使其各個(gè)零部件之間能在力的驅(qū)動下產(chǎn)生規(guī)定的相對運(yùn)動。各個(gè)零部件之間添加的運(yùn)動副約束和驅(qū)動包括：地面與車架之間添加固定副；上下擺臂的前后安裝點(diǎn)要和車架之間添加旋轉(zhuǎn)副；上下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加球副；橫拉桿與轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加球副；車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)之間添加旋轉(zhuǎn)副；車輪與輔助件之間添加點(diǎn)面副；輔助件與地面之間添加移動副；轉(zhuǎn)向器與地面之間添加移動副。如圖5-6所示：

47、模型中共有球副8個(gè)、旋轉(zhuǎn)副8個(gè)、滑動副2個(gè)、固定副1個(gè)、點(diǎn)面副2個(gè)、驅(qū)動力2個(gè)。把零部件之間的運(yùn)動副添加完畢之后，要分析懸架的運(yùn)動情況和實(shí)際受力情況，經(jīng)過查閱參考資料，得到車輪上下跳動時(shí)，車輪和地面之間的跳動是地面給予的作用力；車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向器受到人給予的拉力。所以在輔助件上的移動副上添加作用力，在轉(zhuǎn)向器上的移動副上添加驅(qū)動。經(jīng)過對模型的這一系列的處理我們可以得到如圖5-5中的懸架模型。圖5-5 懸架最終模型圖圖5-6 模型中的約束及驅(qū)動圖5.3 懸架的性能評價(jià)指標(biāo)為保證汽車穩(wěn)定的直線行駛，應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪具有自動回正作用。就是當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力(如碰到石塊)作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，在外力消失后，應(yīng)能立即

48、自動回到直線行駛的位置。這種自動回正作用是由轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)來保證實(shí)現(xiàn)的。這些定位參數(shù)有:主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束.車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)外車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角都與理論轉(zhuǎn)角之間存在誤差，這種內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)角誤差越小說明懸架的轉(zhuǎn)向性能越好。所以內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)角誤差的大小是評價(jià)懸架性能的又一重要指標(biāo)。1. 主銷后傾角 主銷后傾角：即主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角。如圖5-7所示。主銷后傾角計(jì)算式：圖5-7 主銷后傾角示意圖2. 主銷內(nèi)傾角 主銷內(nèi)傾角：是主銷軸線與地面垂直線在橫向平面內(nèi)的夾角。如圖5-8所示。主銷內(nèi)傾角的計(jì)算式：主銷內(nèi)傾角應(yīng)使車輪具有自動回正的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在外力作用下

49、由中間位置偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，車輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下，但實(shí)際上車輪下邊緣不可能陷入路面以下，而是將轉(zhuǎn)向車輪連同整個(gè)汽車前部向上抬起一個(gè)相應(yīng)的高度，這樣汽車本身的重力有使轉(zhuǎn)向輪回復(fù)到原來中間位置的效應(yīng)。3. 車輪外傾角 前輪外傾角：除保證汽車穩(wěn)定直線行駛外也具有定位作用。是通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂直線之間的夾角。如圖5-8所示。車輪外傾角 計(jì)算式：圖5-8 車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角示意圖4. 車輪前束車輪前束值 ：桿系和車橋的約束使車輪不可能向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了消除車輪外傾帶來的這種不良后果，在安裝車輪時(shí)，使汽車兩前輪的中

50、心面不平行，兩輪前邊緣距離B小于后邊緣距離A, A一B之差稱為前輪前束值，如圖5-9所示。圖5-9 車輪前束示意圖5. 車輪內(nèi)外轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系。無論采用哪一種方案，必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動的車輪，作無滑動的純滾動運(yùn)動。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿l，轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成，如圖5-10所示。其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是

51、一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動時(shí)，會影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。當(dāng)汽車前懸架采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。對于發(fā)動機(jī)位置低或前輪驅(qū)動汽車，常采用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會與車輪或制動底板發(fā)生干涉，所以在布置上有困難。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應(yīng)盡可能布置得高些，至少不低于前軸高度。1轉(zhuǎn)向橫拉桿 2轉(zhuǎn)向梯形臂 3前軸圖5-10 整體式轉(zhuǎn)向梯形示意圖轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案之一，如圖5-11所示。圖5-11 斷開式轉(zhuǎn)向梯形示意圖斷開式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是

52、它與前輪采用獨(dú)立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車輪上、下跳動時(shí)，不會影響另一側(cè)車輪；與整體式轉(zhuǎn)向梯形比較，由于桿系、球頭增多，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，并且調(diào)整前束比較困難。所有車輪不是繞位于后軸沿長線上的點(diǎn)滾動，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點(diǎn)滾動。此點(diǎn)位置與前輪和后輪的側(cè)偏角大小有關(guān)。因影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問題。此時(shí)，兩轉(zhuǎn)向前輪軸線的延長線應(yīng)交在后軸延長線上，如圖5-12所示。設(shè)、分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角，L為汽車軸距，B為汽車前輪距，K為兩主銷中心線延長線到地面交點(diǎn)之間的距離。若要保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系.圖5-12 內(nèi)外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系圖6. 輪距 輪距：車輪垂直跳動量由于車輪上下跳動時(shí)承受較大的載荷，而又希望輪距變化盡量小，所以車輪下跳時(shí)可以適